Краснов Н.Ф. Аэродинамика.
Часть 2: Методы аэродинамического расчета. Ч.2. Изд. стереотип.

Оглавление

Предисловие к третьему изданию

При подготовке третьего издания учебника "Аэродинамика" большое внимание обращено на разработку методов расчета аэродинамических характеристик летательных аппаратов. В частности, во второй части учебника значительное место отведено освещению вопросов, связанных с определением аэродинамических коэффициентов и их производных (производных устойчивости) при неустановившемся обтекании.

В § 11.6 рассмотрено неустановившееся обтекание тела вращения, представляющего собой один из основных элементов конструкции современного высокоскоростного летательного аппарата. Изложено решение задачи, имеющей практическое значение и связанной с нахождением производных устойчивости в условиях колебаний тонкого тела с низкой частотой.

Исследованию нестационарных характеристик летательных аппаратов, представляющих собой комбинацию тонких тел вращения (корпусов) и крыльев, посвящен новый § 12.9. В нем приведен численный метод определения производных устойчивости при дозвуковых скоростях, а также рассмотрены способы нахождения приближенных значений этих производных с использованием интерференционных поправок и соответствующих величин производных для изолированных крыльев и тел вращения.

Значительная часть материала учебника посвящена изложению вопросов устойчивости летательных аппаратов. В третьем издании помещен дополнительный раздел о влиянии формы в плане и числа Маха на аэродинамические характеристики стреловидного крыла и его статическую устойчивость при крене. Одновременно даны сведения о роли в создании момента крена аэродинамической интерференции.

При подготовке третьего издания учебника исключена гл.XIV, в которой рассмотрена тепловая защита летательных аппаратов. Вопросы тепловой защиты, имеющие, безусловно, большое теоретическое и практическое значение, носят специфический характер и ознакомление с ними может быть осуществлено отдельно от учебника.

При переиздании учебника в него внесены необходимые исправления и уточнения. Терминология и буквенные обозначения приняты в соответствии с действующим стандартом (ГОСТ 20058–74), а физические единицы отвечают требованиям Международной системы единиц (СИ).

При подготовке рукописи к печати учтены замечания рецензента проф. А.М.Мхитаряна, проделавшего значительную работу по ознакомлению с материалом третьего издания и давшего ряд ценных советов, за что автор выражает ему глубокую признательность.

Из предисловия ко второму изданию

Учебник "Аэродинамика" состоит из двух частей: ч. I - "Основы теории. Аэродинамика профиля и крыла", ч. II -"Методы аэродинамического расчета". Использование материала второй части учебника предполагает обязательное знакомство с теоретическими основами аэродинамики, излагаемыми в первой части. Изучение материала, позволяющего получить представление о прикладном характере аэродинамики, т.е. об определении аэродинамических характеристик, служит одновременно и цели глубокого овладения аэродинамической теорией, что вытекает из важнейшего принципа дидактики, в соответствии с которым научная информация усваивается глубоко и прочно, если она в качестве активного средства используется для решения каких-либо прикладных задач. Этот принцип опирается на неоднократное обращение к хранящейся в памяти научной информации и всестороннее осмысливание тех логических связей, которые существуют между отдельными элементами.

Усвоение методов аэродинамического расчета имеет большое значение, так как вводит в круг проблем установления взаимозависимости между теорией и практикой решения конкретных задач и знакомит с новыми явлениями, свойственными процессам обтекания тел.

Для наиболее полного и последовательного изложения прикладных задач аэродинамики естественным является такое построение учебного курса, в соответствии с которым сначала рассматривается аэродинамика профилей и "изолированных крыльев (несущих, управляющих и стабилизирующих поверхностей, гл.VI–VIII ч. I), затем тел вращения (корпусов) и, наконец, летательных аппаратов в виде различных комбинаций крыльев, оперения, органов управления и тел вращения с учетом интерференции между ними (гл.IX–XI ч. II).

При подготовке второго издания особое внимание уделено разработке методов расчета аэродинамических характеристик летательных аппаратов. В частности, большее освещение получили вопросы, связанные с определением понятий об аэродинамической интерференции, лежащих в основе указанных методов расчета. Включен важный раздел о нахождении аэродинамического сопротивления с учетом интерференции.

Важное место в учебнике занимает освещение прикладных проблем современной аэродинамики больших скоростей. В частности, сверхзвуковое обтекание конуса рассматривается с учетом влияния физико-химических превращений в воздухе (диссоциации). К числу таких проблем, нашедших отражение по второй части книги (гл.XII–XV), относятся движение газа в пограничном слое, расчет трения и теплопередачи, унос массы, а также силовое и тепловое воздействие в условиях движения тел в разреженной среде.

Для современной аэродинамики характерен подход к решению прикладных инженерных проблем с двух позиций. Можно составить общие уравнения обтекания и найти их решение с помощью электронно -вычислительных машин. Такое решение приемлемо для какой-либо заранее выбранной модели исследуемого процесса, обусловливающей многовариантность начальных условий и большой объем вычислительных операций. Вместе с тем исследовать обтекание тел можно аналитически - путем постановки теоретических проблем, их корректных физической и математической формулировок, создания новых методов решения задач. Для инженера имеют исключительно большое значение такие аналитические решения, если область их применения известна. Именно этим решениям уделено большое внимание в учебнике.

Важнейшим правилом, которым необходимо руководствоваться при выполнении аэродинамических расчетов, является нахождение соответствующих решений в безразмерной форме. При соблюдении аэродинамического подобия такие решения могут быть распространены с модельных на натурные явления, связанные с обтеканием летательных аппаратов и движением газа вообще. Однако безразмерные решения важны и вне связи с аэродинамическим подобием. Решая в безразмерной форме определенную задачу, которая может и не иметь аналога, находят искомые параметры, определяющие процесс, отнесенные к характерным газодинамическим величинам, известным для такого процесса. Например, вычисляют не абсолютные давления, плотности или температуры, а их значения, отнесенные к соответствующим параметрам торможения. Это способствует нахождению правильных решений и более надежной оценке величин отыскиваемых газодинамических параметров.

Приводимая во второй части учебника научная информация, относящаяся к прикладным проблемам аэродинамики, естественно, не претендует на полное освещение всех методов и приемов аэродинамического расчета. Изложенный в нем материал дает возможность ознакомиться с принципами исследования инженерных аэродинамических проблем и выработать умение ориентироваться при отыскании решений возникающих новых аэродинамических задач.

Об авторе

Краснов Николай Федорович

Видный советский ученый и государственный деятель, специалист в области аэродинамики. Доктор технических наук (1961), профессор Московского высшего технического училища (МВТУ, ныне МГТУ) им. Н. Э. Баумана. Лауреат Государственной премии СССР. Заслуженный деятель науки и техники РСФСР. Награжден орденами Октябрьской Революции, Трудового Красного Знамени, «Знак Почета». Окончил МВТУ в 1946 г. Основатель и заведующий кафедрой «Аэродинамика» в 1963–1987 гг. В 1960–1985 гг. работал в Совете Министров СССР, в ЦК КПСС, в Министерстве высшего и среднего специального образования. В 1965–1985 гг. — первый заместитель министра высшего и среднего специального образования СССР. Член Национального комитета СССР по теоретической и прикладной механике. Н. Ф. Краснов — автор и редактор множества научных работ и монографий, основатель научной школы современной аэрогазодинамики ракет в МВТУ. Сфера его научных интересов — аэродинамика летательных аппаратов. Его работы издавались в США, Китае, Испании. За учебник «Аэродинамика», опубликованный в 1980 г. (3-е издание), ему была присуждена Государственная премия СССР.